CN114507449B - 一种高黏附性90a沥青及其制备方法 - Google Patents

一种高黏附性90a沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高黏附性90A沥青，包括以下重量份数的原料：卡夫基原油10～100份，其它进口原油0～90份，增黏剂0.3～0.5份，改性剂0.2～0.4份，其中卡夫基原油和其它进口原油重量份之和为100份。该高黏附性90A沥青具有优异的黏附性，用其铺筑的沥青路面具有较好的抗水损害性，路面使用寿命长。还提供了该高黏附性90A沥青的制备方法，工艺灵活，制备难度低。

Description

一种高黏附性90A沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种道路沥青，属于道路材料技术领域，具体涉及一种具有高黏附性90A沥青及其制备方法。
背景技术
沥青是一种重要的战略资源，在国民经济建设中发挥着重要作用，特别是在公路建设方面，优质的石油沥青是修建高等级沥青路面的重要材料之一。
我国高等级道路沥青主要来源于中石化、中石油、中海油、地炼和从国外进口。要生产高等级道路沥青，必须要有适宜生产沥青的油源，大部分国产原油因含蜡量高或芳烃组分含量低等原因，无法生产高等级道路沥青。尽管多次科研攻关，结束了我国不能生产高等级优质沥青的历史，但受油源所限，只有中海油主要以国产原油为主来生产高等级道路沥青，中石油大部分是依靠进口原油，而中石化、地炼则全部依靠进口原油来生产优质道路沥青。目前用于生产高等级道路沥青的进口原油主要包括以下油种：沙中、沙重、科威特、伊重、委内瑞拉、玛瑞等原油。
随着现代交通运输发展，对沥青路面性能要求越来越高，导致对沥青混合料性能要求也越来越高。沥青混合料的性能取决于沥青和矿料的性能，沥青和矿料的黏附性是一项重要指标。沥青是一种弱酸性材料，与石灰岩等碱性矿料黏附性好，但与花岗岩等酸性矿料粘结性差。在长期使用过程中，由于受到水的侵蚀，容易导致沥青与矿料剥落，造成路面损坏，影响道路使用寿命。
因此，亟需一种新的高黏附性90A沥青及其制备方法。
发明内容
本发明旨在提供一种与各种石料均具有良好的黏结性能的高黏附性90A沥青及其制备方法。
本发明所述高黏附性90A沥青，包括以下重量份数的原料：卡夫基原油10～100份，其它进口原油0～90份，增黏剂0.3～0.5份，改性剂0.2～0.4份，其中卡夫基原油和其它进口原油重量份之和为100份，增黏剂和改性剂以原油总重量为基准计算。
其中，所述卡夫基原油具有0.85～0.90g·cm-3(20℃)的密度和1.6～2.8％(m)的S元素含量。
其中，所述其它进口原油包括科威特原油、沙中原油中的至少一种。其中，所述增黏剂为异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯。其与沥青有良好的相容性，在沥青使用温度(100～180℃)下，既不会挥发也不会热分解；其同时含有极性基团和非极性基团，因矿料表面极性强，异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯的极性基团与矿料表面有很强的的亲和力；又因沥青极性较弱，异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯的非极性基团与沥青有较强的亲和力，从而使沥青与矿料发生吸附，增加了沥青与矿料的黏附力。
其中，所述改性剂为二苯基硅二醇。其具有的羟基活性基团，可以与花岗岩等酸性石料表面的羟基发生化学反应，生成烷基硅醚，形成聚硅氧烷化学膜，阻碍水分的渗透。
本发明还提供了所述高黏附性90A沥青的制备方法，包括：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏，包括依次进行常压蒸馏-减压蒸馏-深拔塔蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：
①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2～4，加热功率为30％～50％，常压终馏温度为200-220℃(优选210℃)；
②减压蒸馏时，回流比为2～4，加热功率为30～50％，真空压力设定值为1300-1350Pa(优选1330Pa)，终馏温度为350～400℃；
③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为50～200Pa，加热功率为30％～50％，，终馏点温度为560～580℃；
(3)将蒸馏后的渣油降温至150～155℃，然后加入增黏剂和改性剂，搅拌混合均匀后即可。
本发明所述高黏附性90A沥青及其制备方法具有以下优点：
(1)本发明的沥青加入了增黏剂和改性剂，提高了沥青与各种石料的黏结性，尤其提高了沥青与酸性石料如花岗岩、石英岩、砂岩等的黏结性，因此提高了沥青的黏附等级，增强了沥青路面的抗水损害性，解决了普通沥青与酸性石料黏结性差，长期受水侵蚀容易剥落的问题。
(2)本发明拓宽了进口原油生产优质道路沥青的原油种类，增加了沥青生产的灵活性，制备难度低，同时原油中硫含量较低，减少了对设备的腐蚀。
(3)本发明的沥青不仅达到了JTG F40-2004标准要求，而且用其铺筑的沥青路面具有较好的抗水损害性，提高了沥青路面的使用寿命。
具体实施方式
为了能更清楚地理解本发明的技术实质，申请人在下面对本发明的具体实施方式作详细说明，并通过对比例来说明本发明的效果。
以下份均数为重量份。
实施例1
一种90A沥青，按重量份数计包括如下组分：100份卡夫基原油，0.3份异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.2份二苯基硅二醇。
制备过程：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2，加热功率为30％，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，回流比为2，加热功率为30％，真空压力设定值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为50Pa，加热功率为30％，终馏点温度为560℃。
(3)将蒸馏后的渣油降温至150～155℃，然后加入0.3份的异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.2份的二苯基硅二醇，搅拌混合均匀后即可。
结果见表1。
实施例2
一种90A沥青，按重量份数计包括如下组分：100份卡夫基原油，0.4份异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.3份二苯基硅二醇。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为3，加热功率为40％，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，回流比为3，加热功率为40％，真空压力设定值为1330Pa，终馏温度为375℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为125Pa，加热功率为40％，，终馏点温度为570℃。
(3)将蒸馏后的渣油降温至150～155℃，然后加入0.4份的异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.3份的二苯基硅二醇，搅拌混合均匀后即可。
结果见表1。
实施例3
一种90A沥青，按重量份数计包括如下组分：100份卡夫基原油，0.5份异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.4份的二苯基硅二醇。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为4，加热功率为50％，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，回流比为4，加热功率为50％，真空压力设定值为1330Pa，终馏温度为400℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为200Pa，加热功率为50％，，终馏点温度为580℃。
(3)将蒸馏后的渣油降温至150～155℃，然后加入0.5份的异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.4份的二苯基硅二醇，搅拌混合均匀后即可。
结果见表1。
实施例4
一种90A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：50份卡夫基原油,50份科威特原油，0.3份的异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.2份的二苯基硅二醇。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2，加热功率为30％，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，回流比为2，加热功率为30％，真空压力设定值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为50Pa，加热功率为30％，，终馏点温度为560℃。
(3)将蒸馏后的渣油降温至150～155℃，然后加入0.3份的异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.2份的二苯基硅二醇，搅拌混合均匀后即可。
结果见表1。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于沥青制备过程中未加入异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯和二苯基硅二醇。
结果见表2。
对比例2
与实施例4相比，区别仅在于沥青制备过程中未加入异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯和二苯基硅二醇。
结果见表2。
对比例3
一种90A沥青，按重量份数计包括如下组分：科威特原油100份，0.3份异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.2份二苯基硅二醇。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差30℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差40℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为125Pa，加热速率为控制釜内外温差40℃，终馏点温度为580℃。
(3)将蒸馏后的渣油降温至150～155℃，然后加入0.3份的异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，0.2份的二苯基硅二醇，搅拌混合均匀后即可。
结果见表2。
根据JTG F40-2004和JTG E40-2011标准，对本发明制备的90A沥青和对比例制得的沥青进行检测，结果见表1和表2。
表1本发明实施例1-4制得的90A沥青检测结果
Figure BDA0002747640490000071
表2对比例1-3制得的沥青检测结果
Figure BDA0002747640490000072
Figure BDA0002747640490000081
通过以上由实施例和对比例检测结果可以看出：
(1)在相同工艺条件下，本发明实施例1-4制备的沥青满足90A沥青技术指标要求。
(2)本发明实施例1-4制备的90A沥青，黏附性等级均达到5级，大幅提高了沥青路面的抗水损害性，延长了沥青路面的使用寿命。
(3)对比例1-3所制备的沥青软化点偏低，针入度偏大，甚至不能达到部分技术指标要求，黏附性仅有3级。
(4)本发明的工艺简单，拓宽了生产沥青的原油种类，节省了能源。

Claims (3)

1.一种高黏附性90A沥青，包括以下重量份数的原料：卡夫基原油10~50份，其它进口原油50~90份，增黏剂0.3~0.5份，改性剂0.2~0.4份，其中卡夫基原油和其它进口原油重量份之和为100份，增黏剂和改性剂以原油总重量为基准计算；
其中，所述其它进口原油包括科威特原油、沙中原油中的至少一种；所述增黏剂为异丙基三（硬脂酰基）钛酸酯；所述改性剂为二苯基硅二醇。
2.如权利要求1所述的高黏附性90A沥青，其中，所述卡夫基原油具有20℃条件下0.85~0.90g·cm-3的密度和1.6~2.8%的S元素含量。
3.如权利要求1-2任一所述的高黏附性90A沥青的制备方法，包括：
（1）按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏，所述实沸点蒸馏包括依次进行常压蒸馏-减压蒸馏-深拔塔蒸馏；
（2）实沸点蒸馏工艺条件为：
①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2~4，加热功率为30%~50%，常压终馏温度为200~220℃；
②减压蒸馏时，回流比为2~4，加热功率为30~50%，真空压力设定值为1300~1350Pa，终馏温度为350~400℃；
③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为50~200Pa，加热功率为30%~50%，终馏点温度为560~580℃；
（3）将蒸馏后的渣油降温至150~155℃，然后加入增黏剂和改性剂，搅拌混合均匀。
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